شرحدرسالأعدادالمركبة(ComplexNumbers)
مقدمةعنالأعدادالمركبة
الأعدادالمركبةهيأعدادتتكونمنجزئين:جزءحقيقيوجزءتخيلي.يتمالتعبيرعنهابالصيغةالعامةa+biحيث:-aهوالجزءالحقيقي-bهوالجزءالتخيلي-iهيالوحدةالتخيليةحيثi²=-1شرحدرسالأعدادالمركبة
تاريخالأعدادالمركبة
ظهرتفكرةالأعدادالمركبةلأولمرةفيالقرنالسادسعشرعندماحاولعلماءالرياضياتحلمعادلاتلايمكنحلهاباستخدامالأعدادالحقيقيةفقط.كانجيرولاموكاردانوأولمنأشارإليهافيكتابه"آرسماغنا"عام1545.
خصائصالأعدادالمركبة
- الجمعوالطرح:(a+bi)±(c+di)=(a±c)+(b±d)i
- الضرب:(a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(ad+bc)i
- القسمة:يتمضربالبسطوالمقامفيمرافقالمقام
- المرافق:مرافقالعددa+biهوa-bi
التمثيلالهندسيللأعدادالمركبة
يمكنتمثيلالعددالمركبعلىالمستوىالديكارتيحيث:-المحورالأفقييمثلالجزءالحقيقي-المحورالرأسييمثلالجزءالتخيلي-يُعرفهذاالتمثيلبمستوىالأعدادالمركبةأومخططأرغاند
الصيغةالقطبيةللأعدادالمركبة
يمكنالتعبيرعنالعددالمركببالصيغةالقطبية:r(cosθ+isinθ)حيث:-rهوالمقياس(الطول)ويحسببالعلاقة√(a²+b²)-θهيالزاوية(الطور)وتحسببالعلاقةtan⁻¹(b/a)
تطبيقاتالأعدادالمركبة
- فيالهندسةالكهربائيةلحسابدوائرالتيارالمتردد
- فيمعالجةالإشاراتوالتحليلالطيفي
- فيميكانيكاالكموفيزياءالجسيمات
- فيالرسوماتالحاسوبيةوالتحريك
أمثلةعملية
حلالمعادلةالتربيعية:x²+1=0الحل:x=±i
شرحدرسالأعدادالمركبةجمععددينمركبين:(3+2i)+(1-4i)=4-2i
شرحدرسالأعدادالمركبةضربعددينمركبين:(2+3i)(1-2i)=2-4i+3i-6i²=8-i
شرحدرسالأعدادالمركبة
الخاتمة
الأعدادالمركبةتوسعمفهومنالنظامالأعدادوتوفرأداةقويةلحلمشكلاترياضيةوعلميةمتنوعة.علىالرغممناسمها"التخيلي"،إلاأنتطبيقاتهافيالعالمالحقيقيكثيرةومهمةفيمختلفالمجالاتالعلميةوالتقنية.
شرحدرسالأعدادالمركبةالأعدادالمركبةهيمفهومرياضيمتقدميمثلتوسيعاًلمجموعةالأعدادالحقيقية.فيهذاالدرس،سنستكشفأساسياتالأعدادالمركبة،تمثيلها،خصائصها،وعملياتهاالحسابية.
شرحدرسالأعدادالمركبةتعريفالعددالمركب
العددالمركبهوعدديمكنالتعبيرعنهبالصيغة:[z=a+bi]حيث:-(a)و(b)أعدادحقيقية-(i)هيالوحدةالتخيليةالتيتحقق(i^2=-1)
شرحدرسالأعدادالمركبةمكوناتالعددالمركب
- الجزءالحقيقي(RealPart):(a)
- الجزءالتخيلي(ImaginaryPart):(b)
التمثيلالهندسي
يمكنتمثيلالأعدادالمركبةعلىالمستوىالمركب(مستوىأرجاند)حيث:-المحورالأفقييمثلالجزءالحقيقي-المحورالرأسييمثلالجزءالتخيلي
شرحدرسالأعدادالمركبةالعملياتالأساسية
الجمع:[(a+bi)+(c+di)=(a+c)+(b+d)i]
شرحدرسالأعدادالمركبةالطرح:[(a+bi)-(c+di)=(a-c)+(b-d)i]
شرحدرسالأعدادالمركبةالضرب:[(a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(ad+bc)i]
شرحدرسالأعدادالمركبةالقسمة:للقسمة،نضربالبسطوالمقامفيمرافقالمقام.
شرحدرسالأعدادالمركبة
المرافقالمركب
مرافقالعددالمركب(z=a+bi)هو:[\overline{ z}=a-bi]
شرحدرسالأعدادالمركبةالقيمةالمطلقة
قيمةالعددالمركبالمطلقة(المعيار)هي:[|z|=\sqrt{ a^2+b^2}]
شرحدرسالأعدادالمركبةالصيغةالقطبية
يمكنالتعبيرعنالعددالمركببالصيغةالقطبية:[z=r(\cosθ+i\sinθ)]حيث:-(r=|z|)-(θ)هيالزاوية(الوسيطة)
شرحدرسالأعدادالمركبةتطبيقاتالأعدادالمركبة
- الهندسةالكهربائية
- معالجةالإشارات
- ميكانيكاالكم
- الرسومياتالحاسوبية
خاتمة
الأعدادالمركبةأداةرياضيةقويةتوسعمفاهيمناعنالأعدادوتفتحآفاقاًجديدةفيالفيزياءوالهندسة.فهمهايتطلبإدراكالعلاقةبينالجزأينالحقيقيوالتخيليوكيفيةتفاعلهمافيالعملياتالمختلفة.
شرحدرسالأعدادالمركبةمقدمةعنالأعدادالمركبة
الأعدادالمركبة(الأعدادالعقدية)هيأعدادتتكونمنجزئين:جزءحقيقيوجزءتخيلي.تُكتبعادةًبالصيغةa+biحيث:
-aهوالجزءالحقيقي
-bهوالجزءالتخيلي
-iهيالوحدةالتخيلية،حيثi²=-1
تستخدمالأعدادالمركبةفيالعديدمنالمجالاتمثلالهندسةالكهربائية،الفيزياء،وحلالمعادلاتالرياضيةالتيلايوجدلهاحلفيمجموعةالأعدادالحقيقية.
شرحدرسالأعدادالمركبةخصائصالأعدادالمركبة
الجمعوالطرح:
شرحدرسالأعدادالمركبة
عندجمعأوطرحعددينمركبين،نجمعالأجزاءالحقيقيةمعًاوالأجزاءالتخيليةمعًا.
مثال:
(3+2i)+(1+4i)=(3+1)+(2+4)i=4+6iالضرب:
شرحدرسالأعدادالمركبة
نستخدمخاصيةالتوزيعمعتذكرأنi²=-1.
مثال:
(2+3i)×(1+2i)=2×1+2×2i+3i×1+3i×2i
=2+4i+3i+6i²
=2+7i+6(-1)
=-4+7iالقسمة:
شرحدرسالأعدادالمركبة
لقسمةعددينمركبين،نضربالبسطوالمقامفيمرافقالمقام(يتمتغييرإشارةالجزءالتخيلي).
مثال:
(5+2i)÷(1-3i)
نضربالبسطوالمقامفيمرافقالمقام(1+3i):
=[(5+2i)(1+3i)]/[(1-3i)(1+3i)]
=[5+15i+2i+6i²]/[1-(3i)²]
=[5+17i-6]/[1+9]
=(-1+17i)/10
=-0.1+1.7i
التمثيلالهندسيللأعدادالمركبة
يمكنتمثيلالعددالمركبa+biكنقطةفيالمستوىالإحداثي(مستوىالأعدادالمركبة)،حيث:
-المحورالأفقييمثلالجزءالحقيقي
-المحورالرأسييمثلالجزءالتخيلي
القيمةالمطلقةللعددالمركب
القيمةالمطلقة(المعيار)للعددالمركبa+biتُحسببالعلاقة:
|a+bi|=√(a²+b²)
تطبيقاتالأعدادالمركبة
- الهندسةالكهربائية:تحليلدوائرالتيارالمتردد.
- الفيزياء:دراسةالموجاتوالاهتزازات.
- الرسوماتالحاسوبية:تمثيلالحركاتالدورانية.
خاتمة
الأعدادالمركبةتوسعمفهومالأعدادالحقيقيةوتقدمحلولًاللمعادلاتالتيليسلهاجذورحقيقية.فهمهايساعدفيتطبيقاتمتقدمةفيالرياضياتوالعلومالهندسية.
شرحدرسالأعدادالمركبة